CN104836512A - 一种光伏组件热斑效应的控制方法 - Google Patents

一种光伏组件热斑效应的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104836512A
CN104836512A CN201510242187.0A CN201510242187A CN104836512A CN 104836512 A CN104836512 A CN 104836512A CN 201510242187 A CN201510242187 A CN 201510242187A CN 104836512 A CN104836512 A CN 104836512A
Authority
CN
China
Prior art keywords
photovoltaic module
hot spot
spot effect
module array
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510242187.0A
Other languages
English (en)
Inventor
段其昌
毛明轩
段盼
胡蓓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chongqing University
Original Assignee
Chongqing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chongqing University filed Critical Chongqing University
Priority to CN201510242187.0A priority Critical patent/CN104836512A/zh
Publication of CN104836512A publication Critical patent/CN104836512A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光伏组件热斑效应的控制方法，属于光伏发电领域。该方法为：首先将光伏组件阵列视为整体，通过光伏组件热斑效应控制装置实时监测光伏组件阵列是否发生热斑效应，以及发生热斑效应的电池数，然后光伏热斑效应组件控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行控制，保证整个光伏组件稳定发电，避免因光伏组件热斑效应而引起光伏组件的发电效率下降，提高了光伏发电系统的可靠性与稳定性。

Description

一种光伏组件热斑效应的控制方法
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，尤其是一种光伏组件热斑效应的控制方法。
背景技术
随着经济全球化进程的不断加速和工业经济的迅猛发展，世界范围内的能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的两大重要因素，大力发展可再生无污染的能源已成为当务之急。而太阳能具有取之不尽、用之不竭、不会污染环境和破坏生态平衡的特点，受到越来越多政府和人们的重视。然而制约光伏产业发展的主要因素是太阳能发电的高额成本。光伏发电系统的核心元件是光伏电池组件，其成本占整套光伏发电系统的70％，因此如何进一步提高光伏发电系统的可靠性与稳定性，一直是光伏发电系统研究的重要内容。
光伏电站工作的稳定性和输出功率与每一块光伏电池板的工作状态都息息相关，然而热斑效应是光伏电池板的运行过程中极易发生的一种主要故障现象。具体地讲，在光照不均匀、光伏电池板被遮蔽、光伏电池板本身质量不合格或者电池板安装使用不当等情况下，光伏电池会出现热斑效应，即不再作为电源向外输出功率，而是成为负载消耗其他未被遮蔽的光伏电池产生的功率，此时系统的发电效率会急剧下降，严重时被遮蔽的光伏电池会由于过热而烧毁，从而使系统可靠性降低。
为了避免上述问题，前人已经做了很多有益的探索。例如，张臻等人提出了一种光伏组件定电压范围工作点控制消除热斑损害的方法，该方法是通过控制光伏组件的工作点电压方式来消除组件的热斑损害，虽然该方法能够在一定程度上增加光伏组件的发电功率，但是其不能从根本上解决热斑损害，也不能检测出热斑损害的程度而且附加成本较高。还有，郝玉哲等人提出的一种防热斑智能光伏组件，该组件包括接线盒、直流可调变压器、控制单元、信息处理单元，其整体输出功率大于普通含旁路二极管的组件，且被遮挡电池板不会出现反向偏压，能一定程度消除了热斑现象，但该组件对于大型的光伏发电系统来说成本非常昂贵，不易批量化生产。又如，蔡世俊等人提出了由N型VDMOS管和集成控制电路组成的光伏组件热斑电流保护装置，王斌提出的由电池片阵列、串联导电带和汇流导电带组成的一种防热斑光伏组件，以及陆智海等人公开的一种太阳能电池热斑保护电路等，尽管这些光伏组件热斑效应的保护方法都在一定程度上减少了热斑效应进一步发展损毁太阳能电池，但是它们都没有达到提高整个光伏发电系统的发电功率的目的并且一部分方法极大地增加了光伏组件的制造成本。
因而，如何实时地检测光伏组件的热斑效应以及热斑损害的程度，并且如何运用有效的控制方法来保证整个光伏组件输出功率的稳定以及提高整个光伏发电系统的可靠性，是目前亟待研究的方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种光伏组件热斑效应的控制方法，通过控制备用组件的接入来彻底消除热斑效应影响，提高发电效率。解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光伏组件热斑效应的控制方法，在光伏组件的每个阵列上串联光伏组件热斑效应控制装置，所述的光伏组件热斑效应控制装置连接控制备用组件，通过光伏组件热斑效应控制装置实时地监测光伏组件阵列是否发生热斑效应以及发生热斑效应的电池数，然后光伏组件热斑效应控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行有效控制。
进一步，所述的光伏组件热斑效应控制装置包括传感器单元、处理器、控制单元以及稳压单元，其具体的控制过程为：首先传感器单元采集光伏组件阵列的串联电流与输出电压，并将采集所得数据输入给处理器，然后处理器根据设定的算法公式进行计算，进而判断光伏组件阵列热斑效应具体情况，最后控制单元根据处理器输出信号控制备用组件接入相应个数的正常电池。
所述的传感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联在光伏组件阵列上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，以此来采集相应的电流信号(I)与电压信号(U)。
所述的处理器预先设定的算法公式如下：
单个电池发生热斑效应所消耗的功率(Pm)为：
P m = [ ( M - 1 ) U o + 0.7 ] 2 R eq
其中，M表示被监测光伏组件阵列的单电池个数，U0表示单电池发电时的额定电压，Req表示单电池的电阻值。
根据传感器单元采集的电流信号(I)与电压信号(U)，对应的光伏组件阵列的输出功率(P)为：
P＝UI
假设该光伏组件阵列的额定输出功率为P0，则该光伏组件阵列发生热斑效应的电池数(N)为：
N＝(P0-P)/Pm
其中，若N＝0，则表示该光伏组件阵列没有发生热斑效应；N≠0，则N即为光伏组件阵列发生热斑效应的电池数。
所述的控制单元，其输入端连接所述处理器，输出端连接至所述光伏组件阵列与备用组件形成的回路上，用于控制备用组件与光伏组件阵列的接通与断开以及接入电池的个数，当接收到处理器发出的光伏阵列热斑效应损害信息时，所述控制单元控制备用组件中一定个数的电池与光伏组件阵列的相连，否则断开备用组件与光伏组件阵列的连接。
所述的稳压单元，其输入端与所述的光伏组件阵列相连接，输出端分别连接所述光伏组件热斑效应控制装置的四个部分，用于为整个控制装置提供稳定的直流电压。
进一步，所述的备用组件，其单电池每个节点接入一个多开关，所述的控制单元利用多开关来控制备用组件中电池与光伏组件阵列相连接。
本发明的优点在于：其一，提供一种光伏组件热斑效应的控制方法，同时设计了一种光伏组件热斑效应控制装置；其二，提高光伏组件热斑效应控制的可靠性与实时性；其三，提出的光伏组件热斑效应控制装置使用模块化设计且制作成本低，可批量生产。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为一种光伏组件热斑效应的控制方法示意图；
图2为光伏组件热斑效应控制装置示意图。
图3为备用组件示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、旁路二极管，2、光伏组件阵列单电池，3，阻塞二极管，4、DC/AC逆变，5、多开关，6、多开关控制线，7、接入线1，8、接入线2。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1为一种光伏组件热斑效应的控制方法示意图，图2为光伏组件热斑效应控制装置示意图，图3为备用组件示意图，如图所示：本发明所采用的技术方案为：一种光伏组件热斑效应的控制方法，在光伏组件的每个阵列串联光伏组件热斑效应控制装置，所述的光伏组件热斑效应控制装置连接控制备用组件，通过光伏组件热斑效应控制装置实时地监测光伏组件阵列是否发生热斑效应以及发生热斑效应的电池数，然后光伏组件热斑效应控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行有效控制。
进一步，所述的光伏组件热斑效应控制装置包括传感器单元、处理器、控制单元以及稳压单元，其具体的控制过程为：首先传感器单元采集光伏组件阵列的串联电流与输出电压，并将采集所得数据输入给处理器，然后处理器根据设定的算法公式进行计算，进而判断光伏组件阵列热斑效应具体情况，最后控制单元根据处理器输出信号控制备用组件接入相应个数的正常电池。
所述的传感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联在光伏组件阵列上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，以此来采集相应的电流信号(I)与电压信号(U)。
所述的处理器预先设定的算法公式如下：
单个电池发生热斑效应所消耗的功率(Pm)为：
P m = [ ( M - 1 ) U o + 0.7 ] 2 R eq
其中，M表示被监测光伏组件阵列的单电池个数，U0表示单电池发电时的额定电压，Req表示单电池的电阻值。
根据传感器单元采集的电流信号(I)与电压信号(U)，对应的光伏组件阵列的输出功率(P)为：
P＝UI
假设该光伏组件阵列的额定输出功率为P0，则该光伏组件阵列发生热斑效应的电池数(N)为：
N＝(P0-P)/Pm
其中，若N＝0，则表示该光伏组件阵列没有发生热斑效应；若N≠0，则N即为光伏组件阵列发生热斑效应的电池数。
所述的控制单元，其输入端连接所述处理器，输出端连接至所述光伏组件阵列与备用组件形成的回路上，用于控制备用组件与光伏组件阵列的接通与断开以及接入电池的个数，当接收到处理器发出的光伏阵列热斑效应损害信息时，所述控制单元控制备用组件中一定个数的电池与光伏组件阵列的相连，否则断开备用组件与光伏组件阵列的连接。
所述的稳压单元，其输入端与所述的光伏组件阵列相连接，输出端分别连接所述光伏组件热斑效应控制装置的四个部分，用于为整个控制装置提供稳定的直流电压。
进一步，所述的备用组件，其单电池每个节点接入一个多开关5，所述控制单元利用多开关控制线6来控制备用组件中电池通过接入线1、2与光伏组件阵列相连接。
本实施例利用单电池发生热斑效应时所消耗功率，来量化光伏组件阵列热斑效应损害程度，并通过光伏组件热斑效应控制装置实时地监测光伏组件，以及控制备用组件的接入来消除热斑效应影响，为光伏组件热斑效应的控制找到一条新的途径，提高了光伏发电系统的可靠性与稳定性。

Claims (3)

1.一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于：所采用的技术方案为：在光伏组件的每个阵列串联光伏组件热斑效应控制装置，所述的光伏组件热斑效应控制装置连接控制备用组件，通过光伏组件热斑效应控制装置实时地监测光伏组件阵列是否发生热斑效应以及发生热斑效应的电池数，然后光伏组件热斑效应控制装置实时地控制备用组件接入同样个数的正常电池，从而及时对光伏组件热斑效应进行有效控制。
2.根据权利要求1所述的一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于，所述的光伏组件热斑效应控制装置包括传感器单元、处理器、控制单元以及稳压单元，其具体的控制过程为：首先传感器单元采集光伏组件阵列的串联电流与输出电压，并将采集所得数据输入给处理器，然后处理器根据设定的算法公式进行计算，进而判断光伏组件阵列热斑效应具体情况，最后控制单元根据处理器输出信号控制备用组件接入相应个数的正常电池；
所述的传感器单元包括电流采集传感器和电压采集传感器，电流采集传感器串联在光伏组件阵列上，而电压采集传感器并联在光伏组件阵列上，以此来采集相应的电流信号(I)与电压信号(U)；
所述的处理器预先设定的算法公式如下：
单个电池发生热斑效应所消耗的功率(Pm)为：
P m = [ ( M - 1 ) U 0 + 0.7 ] 2 R eq
其中，M表示被监测光伏组件阵列的单电池个数，U0表示单电池发电时的额定电压，Req表示单电池的电阻值；
根据传感器单元采集的电流信号(I)与电压信号(U)，对应的光伏组件阵列的输出功率(P)为：
P＝UI
假设该光伏组件阵列的额定输出功率为P0，则该光伏组件阵列发生热斑效应的电池数(N)为：
N＝(P0-P)/Pm
其中，若N＝0，则表示该光伏组件阵列没有发生热斑效应；N≠0，则N即为光伏组件阵列发生热斑效应的电池数；
所述的控制单元，其输入端连接所述处理器，输出端连接至所述光伏组件阵列与备用组件形成的回路上，用于控制备用组件与光伏组件阵列的接通与断开以及接入电池的个数，当接收到处理器发出的光伏阵列热斑效应损害信息时，所述控制单元控制备用组件中一定个数的电池与光伏组件阵列的相连，否则断开备用组件与光伏组件阵列的连接；
所述的稳压单元，其输入端与所述的光伏组件阵列相连接，输出端分别连接所述光伏组件热斑效应控制装置的四个部分，用于为整个控制装置提供稳定的直流电压。
3.根据权利要求1所述的一种光伏组件热斑效应的控制方法，其特征在于，还包括备用组件，其单电池每个节点接入一个多开关，所述控制单元利用多开关来控制备用组件电池与光伏组件阵列相连接。
CN201510242187.0A 2015-05-13 2015-05-13 一种光伏组件热斑效应的控制方法 Pending CN104836512A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510242187.0A CN104836512A (zh) 2015-05-13 2015-05-13 一种光伏组件热斑效应的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510242187.0A CN104836512A (zh) 2015-05-13 2015-05-13 一种光伏组件热斑效应的控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104836512A true CN104836512A (zh) 2015-08-12

Family

ID=53814190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510242187.0A Pending CN104836512A (zh) 2015-05-13 2015-05-13 一种光伏组件热斑效应的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104836512A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105897160A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 苏州高创特新能源发展股份有限公司 一种自带热斑警报功能的光伏组件
CN107888125A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 阿特斯阳光电力集团有限公司 光伏电站用监控器及光伏系统
CN107888147A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 阿特斯阳光电力集团有限公司 光伏系统
CN109473497A (zh) * 2018-12-17 2019-03-15 广州发展集团股份有限公司 光伏电池组件和光伏组件
CN111309055A (zh) * 2020-03-05 2020-06-19 宁夏宝龙新能源科技有限公司 一种提高新能源光伏板单位面积输出效率的方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴春华 等: "光伏组件热斑诊断及模糊优化控制方法", 《中国电机工程学报》 *
庞志超: "局部阴影条件下基于模糊控制的光伏阵列重构系统的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105897160A (zh) * 2016-05-26 2016-08-24 苏州高创特新能源发展股份有限公司 一种自带热斑警报功能的光伏组件
CN107888125A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 阿特斯阳光电力集团有限公司 光伏电站用监控器及光伏系统
CN107888147A (zh) * 2016-09-30 2018-04-06 阿特斯阳光电力集团有限公司 光伏系统
CN109473497A (zh) * 2018-12-17 2019-03-15 广州发展集团股份有限公司 光伏电池组件和光伏组件
CN111309055A (zh) * 2020-03-05 2020-06-19 宁夏宝龙新能源科技有限公司 一种提高新能源光伏板单位面积输出效率的方法及装置
CN111309055B (zh) * 2020-03-05 2021-01-08 宁夏宝龙新能源科技有限公司 一种提高新能源光伏板单位面积输出效率的方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104836512A (zh) 一种光伏组件热斑效应的控制方法
CN102013692B (zh) 一种太阳能发电系统及其汇流箱的控制方法
CN102722212A (zh) 不均匀光照下光伏发电系统最大功率点跟踪方法
CN108448652A (zh) 一种新能源与电网配合供电方法及其校验装置
CN103475024A (zh) 基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制方法及系统
CN104795985A (zh) 一种防pid效应的光伏系统
CN115409209A (zh) 一种分布式光伏板的异常检测方法、装置及存储介质
CN102545262B (zh) 一种计及电能质量约束的光伏并网发电系统孤岛检测方法
CN104467198A (zh) 一种基于在线分布式的电能储能系统
JP2021532722A (ja) 太陽光発電システムおよびその制御方法
CN105207263A (zh) 垃圾焚烧发电厂的光伏发电系统及并网控制方法
CN201210624Y (zh) 一种太阳能充放电电路装置
CN205070454U (zh) 垃圾焚烧发电厂的光伏发电系统
CN102593217B (zh) 一种防热斑智能光伏组件
CN204557276U (zh) 最大功率追踪的光伏系统
CN203423492U (zh) 基于太阳能光伏发电的电能质量串联补偿控制系统
CN204597597U (zh) 一种家用太阳能供电系统
CN203707806U (zh) 一种故障可追溯性风光互补电源
CN102611356A (zh) 一种用于污水处理的太阳能并网发电系统
CN204271759U (zh) 一种基于在线分布式的电能储能装置
CN204258620U (zh) 光伏逆变器启动控制装置
CN203504197U (zh) 家庭光伏并网发电系统
CN203423491U (zh) 一种基于风电的电能质量串联补偿装置
CN105897160A (zh) 一种自带热斑警报功能的光伏组件
CN205792455U (zh) 一种自带热斑警报功能的光伏组件

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150812